تخزين الطاقة الشمسية: كيف يعمل مع الألواح

وظائف الألواح الشمسية وأنظمة تخزين الطاقة

تقوم الألواح الشمسية بجمع أشعة الشمس وتحويلها إلى كهرباء، ولكن فقط أثناء سطوع الشمس. وتسهّل وحدات تخزين أنظمة الطاقة الشمسية عمليتي إنتاج الكهرباء واستهلاكها لضمان عدم هدر الكهرباء. على سبيل المثال، إذا كانت الألواح الشمسية تُنتج كهرباءً، وكان مستهلك منزلي أو تجاري يحتاج إلى الكهرباء في الوقت الفعلي، فإن الكهرباء الزائدة تُوجَّه إلى وحدات التخزين لاستخدامها لاحقًا. وهذا يقلل الاعتماد على الشبكة خلال فترات الطلب المرتفع وفي غياب الشمس، أي في أوقات النهار والليل عندما لا تُنتج الألواح الشمسية كهرباءً، أو في الأيام الغائمة.

تؤثر عوامل معينة على العلاقة بين الألواح وأنظمة التخزين. أولاً، تقوم الألواح الشمسية بتحويل الطاقة الكهروضوئية إلى نوع من تيار كهربائي مباشر (DC). بعد ذلك، يمكن لمُحوّل (عاكس) مدمج في العديد من أنظمة التخزين أن يحوّل التيار المباشر (DC) إلى تيار متردد (AC)، وهو ما تستخدمه الأجهزة والكمبيوترات. وأي تيار متردد (AC) يتبقى يتم تحويله مرة أخرى إلى البطارية لتخزينه، ثم يُحفظ هناك حتى الحاجة إلى طاقة تيار متردد إضافية. وعندما يتم إعادة توجيه فائض طاقة التيار المتردد إلى البطارية، فإن ذلك يضمن الاستخدام الفعّال لكل واط من طاقة الطاقة الشمسية. مما يجعل استخدام النظام أكثر فاعلية وأقل تكلفة، ويزيد من كفاءة تكلفة نظام الطاقة الشمسية.

التقنيات الكامنة وراء دمج أنظمة تخزين الألواح الشمسية بالبطاريات

تُعد تقنيات البطاريات التي تحافظ على عمل أنظمة الطاقة الشمسية تقنية تخزين. بطاريات فوسفات الليثيوم الحديديك (LiFePO4) هي الأفضل. تمتلك هذه البطاريات عمر دورة مدهش، وستدوم لأكثر من 6000 دورة تقريبًا، أو لعقود عديدة من الاستخدام الفعّال. كما أن بطاريات LiFePO4 أكثر أمانًا بكثير مقارنةً بالبطاريات الليثيوم الأخرى، لأنها أكثر استقرارًا وأقل عرضة للارتفاع في درجة الحرارة أو التعرض لمضاعفات أخرى يمكن أن تواجهها البطاريات الليثيومية بسبب تفاعلاتها مع موادها الكيميائية الأقل استقرارًا.

تُعد أنظمة إدارة البطاريات الذكية (BMSs) تكنولوجياً مهمة أخرى. تمثل هذه الأنظمة "عقول" أنظمة التخزين: فهي تراقب صحة البطارية وتتحكم في أدائها. تقوم أنظمة إدارة البطاريات بتنظيم كمية الشحن والتفريغ للبطارية لضمان الحفاظ على صحتها. كما تمنع هذه الأنظمة حدوث تيار زائد أو جهد زائد أو تفريغ مفرط، وتحوّل أيضًا درجة الحرارة. بالنسبة للأنظمة المزودة بألواح شمسية، تعمل وحدة إدارة البطارية بالتعاون مع العاكس لتنظيم تدفق الطاقة من خلال استهلاك الطاقة الشمسية ذاتيًا، وتخزين الطاقة، والتحكم في استهلاك الطاقة من الشبكة. ويتم تزويد العديد من الأنظمة الحديثة بتقنيات الواي فاي والبلوتوث للسماح برصد حالة البطارية وأدائها من الأجهزة المحمولة.

قيمة أنظمة تخزين الطاقة الشمسية

من أبرز الجوانب المتعلقة بأي استثمار في الطاقة الشمسية هو التكلفة، وتُعد أنظمة تخزين الطاقة الشمسية ذات قيمة كبيرة على المدى الطويل. فالتكلفة الأولية للنظام تُسترد بسرعة من خلال التوفير الناتج عن تخزين الطاقة الشمسية بدلاً من دفع أسعار مرتفعة للكهرباء من الشبكة. ويمكن للأنظمة المزودة بالتخزين استهلاك الطاقة الشمسية ذاتيًا بدلاً من دفع أسعار كهرباء مرتفعة عندما لا تكون الطاقة الشمسية متاحة. وهذا يوفر استقلامًا في الطاقة عن شركات المرافق، كما يُمكن من تتفادي مخاطر دفع أسعار كهرباء متزايدة في المستقبل.

تُعد بطاريات LiFePO4 فعالة من حيث التكلفة والوقت، لأنها تحتاج إلى استبدال وصيانة أقل بكثير مقارنة بالبطاريات الأخرى. البطاريات الرصاصية الحمضية هي الخيار الآخر، وهي تتطلب صيانة عالية جدًا، وتتآكل كل بضع سنوات، مما يستدعي استبدالها باستمرار وينتج عنه إنفاق المزيد من المال عليها، كما أنها تخسر قيمتها بسرعة كبيرة. أما بطاريات LiFePO4 من ناحية أخرى فتستمر لأكثر من عشر سنوات، وهو ما يمثل جزءًا بسيطًا من الوقت الذي تقضيه في الصيانة والاستبدال، وبتكلفة أقل بكثير. علاوةً على ذلك، تأتي بطاريات LiFePO4 في وحدات نمطية، ما يعني أنه يمكنك البدء بنظام صغير ثم توسيعه مع تطور احتياجاتك، وبالتالي تجنب الاستثمار الزائد. كما أنها ميسورة التكلفة ومتاحة للجميع بشكل كبير، مع ميزة إضافية تتمثل في إمكانية الطلبات الجماعية للشركات.

المخاوف الشائعة: توافق الألواح الشمسية والتخزين

غالبًا ما يسأل المستخدمون المحتملون: هل نظام التخزين الشمسي الخاص بكم متوافق مع الألواح الحالية لديّ؟ والإجابة عادةً نعم، إذ صُمِّنت أغلبية أنظمة التخزين الحديثة لتكون مرنة وتعمل مع الألواح الجديدة والحالية على حد سواء. ويمكن دمج حل التخزين بسهولة سواء كان لديك نظام مربوط بالشبكة دون تخزين، أو كنت تبدأ من الصفر مع الألواح الشمسية.

يشكل أداء أنظمة التخزين في ظل تغيرات الظروف الجوية مصدر قلق آخر. تم تصميم بطاريات LiFePO4 عالية الجودة لتتحمل درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة جداً. وتساعد وحدة إدارة البطارية المتقدمة (BMS) في ذلك من خلال تعديل معدلات الشحن والتفريغ للحفاظ على صحة النظام بشكل عام. يتم حماية جودة البطاريات الليثيومية من خلال هيئات شهادات معتمدة على مستوى العالم وهيئات اعتماد موثوقة لمنتجات الطاقة الشمسية. ويمنح هذا الضمان للعملاء طمأنينة بأن نظامهم سيواصل العمل مع الحفاظ على نفس الوظائف أثناء الظروف الجوية القاسية. ويوفر هذا التأكيد للعملاء ثقة كبيرة في قدرة نظامهم على العمل في الظروف الصعبة مع نفس مستوى الموثوقية. ولا شك أن هذه الثقة تمثل العامل الأكبر في طمأنة العملاء بأن نظامهم قادر على العمل في الظروف الصعبة مع نفس الموثوقية.

تعظيم القيمة التجارية لتخزين الطاقة الشمسية للمنازل والمنشآت

في أنظمة تخزين الطاقة الشمسية، توجد بعض الفوائد المرتبطة بنمط الحياة والوضع المالي للمالكين. فبادئ ذي بدء، توفر هذه الأنظمة إمداداً بالطاقة أثناء انقطاع الشبكة، وهو أمر ضروري لضمان الراحة النفسية والسلامة والراحة العامة، كما تسهم في توفير المال على فواتير الكهرباء، مما يؤدي إلى الاستقلال في مجال الطاقة. كما تعد المنازل المزودة بالطاقة الشمسية ونظام التخزين أكثر جاذبية للمشترين المهتمين بالبيئة. أما بالنسبة للمستخدمين التجاريين، فإن القيمة تكون أكبر بكثير. إذ يُعد تقليل التكاليف ميزة كبيرة، حيث يمكن استخدام الطاقة الشمسية المخزنة خلال فترات الطلب المرتفع، مما يساعد على خفض الطلب في أوقات الذروة. وبفضل الطاقة الشمسية المخزنة، يتم دمج الطاقة الإجمالية بشكل أفضل، ما يضمن مزيداً من مرونة الطاقة واستمرارية العمليات دون انقطاع.

علاوة على ذلك، تتوافق أنظمة تخزين الطاقة الشمسية مع الأهداف الشاملة للاستدامة العالمية، مما يساعد الشركات وأصحاب المنازل على تقليل بصمتهم الكربونية. ويُعدّ هذا الجانب تحديدًا من أنظمة تخزين الطاقة الشمسية ذا قيمة كبيرة للعلامات التجارية الراغبة في تعزيز مسؤوليتها الاجتماعية، وللأفراد الملتزمين بالعيش بأسلوب صديق للبيئة. ويمكن تخصيص أنظمة تخزين الطاقة وفقًا لمتطلبات محددة، سواءً للمنازل الصغيرة أو المنشآت التجارية الكبيرة، مما يجعلها حلاً شاملاً لجميع العملاء.

لماذا تهم الجودة في أنظمة التخزين الشمسية من أجل التوائم الطويلة الأمد مع الألواح

تُعد جودة نظام تخزين الطاقة الشمسية مهمة بشكل خاص، لأن التنازل عن جودة مكونات النظام قد يؤدي إلى تدهور الأداء وزيادة تكاليف التشغيل بشكل غير عملي. إن الخلايا عالية الجودة التي تستجيب للطلب وتطلق الطاقة هي خلايا أساسية في نظام تخزين الطاقة الشمسية. وتكون هذه الخلايا عالية الجودة معتمدة رسميًا وتندرج ضمن فئة الخلايا المخزنة من الدرجة A. كما أن البطاريات ذات الجودة العالية عند زوجها مع أنظمة متينة للعاكس (Inverter) ونظام إدارة البطارية (BMS) تزيد من موثوقية النظام. ويتيح العاكس انتقالًا سلسًا وسهلًا للطاقة دون فقدان للطاقة من الألواح الشمسية أو البطارية أو الأجهزة. ويحمي نظام إدارة البطارية عالي الجودة من تلف البطارية، ويعمل في الوقت نفسه على تحسين الأداء لزيادة عمر النظام بالكامل. وتشمل الأنظمة الموثوقة أيضًا ضمانات قوية، غالبًا تتجاوز 10 سنوات، مما يضمن لك التغطية ضد أي عيوب. ويمنحك النظام المكوّن من لوحة شمسية وبطارية تخزين عالية الجودة أفضل كفاءة ويحمي استثمارك لسنوات قادمة. وسوف يعمل النظام بأكمله بأعلى كفاءة ممكنة لضمان الأداء الأمثل لسنوات قادمة.